CN107884791B - 一种gnss定位数据的滤波方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种GNSS定位数据的滤波方法，包括：步骤S1、进行一次平滑滤波处理：分别提取预设时间内的GPS定位数据中的5个滤波项，对每个滤波项分别作平滑滤波处理，输出一次平滑滤波结果；步骤S2、二次移动平均滤波处理：针对一次平滑滤波结果，根据设定的采样历元作移动平均滤波处理，输出二次移动平均滤波结果；步骤S3、针对二次移动平均滤波处理后输出的结果提取时间戳后，进行分频输出判断是否符合滤波结果是否平滑，若是进行分频输出结果，若否继续进行步骤S2。本发明提高了单位时间内的GPS定位数据的精度和可靠性，可以满足不同场合多通道多频率的需求。

Description

一种GNSS定位数据的滤波方法
技术领域
本发明涉及到GPS定位领域，具体涉及到一种GNSS定位数据的滤波方法。
背景技术
现有的针对GPS定位数据的处理算法中对于定位数据的后处理方法简单。对于随机干扰项缺乏处理，同时也不能通过实时计算来提高GPS定位数据的质量和精度，而且也不满足不同场合多通道多频率的需求。
发明内容
本发明提供了一种GNSS定位数据的滤波方法，包括如下步骤：
步骤S1、进行一次平滑滤波处理：分别提取预设时间内的GPS定位数据中的5个滤波项，对每个滤波项分别作平滑滤波处理，输出一次平滑滤波结果；
步骤S2、二次移动平均滤波处理：针对一次平滑滤波结果，根据设定的采样历元作移动平均滤波处理，输出二次移动平均滤波结果；
步骤S3、针对二次移动平均滤波处理后输出的结果提取时间戳后，进行分频输出判断是否符合滤波结果是否平滑，若是进行分频输出结果，若否继续进行步骤S2。
上述的GNSS定位数据的滤波方法，其中，步骤S1具体包括如下步骤：
步骤S1a、输入GPS定位数据；
步骤S1b、校验GPS定位数据是否合法，若合法进行步骤S1c，若不合法继续进行步骤S1a；
步骤S1c、分别提取GPS定位数据中的5个滤波项，根据数据采集次数对分别提取的滤波项做平滑处理；
步骤S1d、在步骤S3中的采集次数+1，并提取数据时间戳；
步骤S1e、判断滤波时间是否满足预设时间，若满足，输出一次平滑滤波结果，若不满足，继续进行步骤S1a。
上述的GNSS定位数据的滤波方法，其中，所述步骤S2具体包括如下步骤：
步骤S2a、判断一次滤波结果是否正常，若正常，将一次滤波结果加入二次移动平均队列，若不正常，继续进行所述步骤S1；
步骤S2b、判断二次移动平均队列是否已满，若是计算滤波结果，若否，继续进行所述步骤S1；
步骤S2c、清除单位采样历元内第一个入队列的一次滤波结果；
步骤S2d、输出二次移动平均滤波结果。
上述的GNSS定位数据的滤波方法，其中，在所述步骤S1中，所述5个滤波项为GPS定位数据中的纬度值、经度值、水平精度因子、天线高度、大地水准面差距值。
上述的GNSS定位数据的滤波方法，其中，在所述步骤S1中，分别提取1分钟内的GPS定位数据中5个滤波项，对每个滤波项分别作平滑滤波处理。
本发明的优点在于：
1、提高了单位时间内的GPS定位数据的精度和可靠性，可以满足不同场合多通道多频率的需求。
2、一次平滑滤波可以减小一般随机干扰滤波项对整个滤波结果的影响，提高GPS定位数据的平滑度。
3、二次移动平均滤波对一次平滑滤波的结果具有修匀或平滑的作用，有效消除随机波动，同时也能实时反映滤波的结果，提高GPS定位数据的精度和准确性。
4、分频输出满足了不同场合多通道多频率的GPS定位数据需求，方便使用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明提供的一种GNSS定位数据的滤波方法中第一步骤的流程图；
图2为本发明提供的一种GNSS定位数据的滤波方法中第二步骤的流程图；
图3为本发明提供的一种GNSS定位数据的滤波方法中第三步骤的流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
首先对GPS定位数据做一个简要介绍，GPS定位数据是一种定义在NMEA0183/NMEA2000标准格式中的一种数据，包含数据头和结尾校验共有16个字段，每个数据字段之间用“，”分隔，每个字段的含义如下表所示：
Figure BDA0001123171240000031
Figure BDA0001123171240000041
关于本GPS定位数据滤波算法的实现原理介绍如下：
本算法针对GPS定位数据根据采样历元作两次滤波处理，分一次平滑滤波和二次移动平均滤波两步，滤波处理完成后分频输出。
采样历元：用于确定滤波处理需要采集的数据的时间长短，也就是说对多长时间内的GPS定位数据做滤波处理。本算法中，采样历元分1min、2min、5min、10min、15min、30min和60min可选。
一次平滑滤波：分别提取1min内的GPS定位数据中的以上5个滤波项，对每个滤波项分别作平滑滤波处理。
二次移动平均滤波：针对一次平滑滤波的输出结果，根据设定的采样历元作移动平均滤波处理。
分频输出：滤波完成后，根据设定的输出频率作分频输出。分频是根据GPS定位数据中的时间戳来确定的，也就是根据GPS定位数据中的字段2来确定的。本算法中，输出频率同样分1min、2min、5min、10min、15min、30min和60min可设置。
下面就本发明所提供的一种GNSS定位数据的滤波方法进行进一步描述，参照图1至图3所示，包括如下步骤：
步骤S1、进行一次平滑滤波处理：分别提取预设时间内的GPS定位数据中的5个滤波项，对每个滤波项分别作平滑滤波处理，输出一次平滑滤波结果；
步骤S2、二次移动平均滤波处理：针对一次平滑滤波结果，根据设定的采样历元作移动平均滤波处理，输出二次移动平均滤波结果；
步骤S3、针对二次移动平均滤波处理后输出的结果提取时间戳后，进行分频输出判断是否符合滤波结果是否平滑，若是进行分频输出结果，若否继续进行步骤S2。
进一步的，参照图1所示，步骤S1具体包括如下步骤：
步骤S1a、输入GPS定位数据；
步骤S1b、校验GPS定位数据是否合法，若合法进行步骤S1c，若不合法继续进行步骤S1a；
步骤S1c、分别提取GPS定位数据中的5个滤波项，根据数据采集次数对分别提取的滤波项做平滑处理；
步骤S1d、在步骤S3中的采集次数+1，并提取数据时间戳；
步骤S1e、判断滤波时间是否满足预设时间，若满足，输出一次平滑滤波结果，若不满足，继续进行步骤S1a。
进一步的，参照图2所示，所述步骤S2具体包括如下步骤：
步骤S2a、判断一次滤波结果是否正常，若正常，将一次滤波结果加入二次移动平均队列，若不正常，继续进行所述步骤S1；
步骤S2b、判断二次移动平均队列是否已满，若是计算滤波结果，若否，继续进行所述步骤S1；
步骤S2c、清除单位采样历元内第一个入队列的一次滤波结果；
步骤S2d、输出二次移动平均滤波结果。
在本发明一可选的实施例中，在所述步骤S1中，所述5个滤波项为GPS定位数据中的纬度值、经度值、水平精度因子、天线高度、大地水准面差距值。
在本发明一可选的实施例中，在所述步骤S1中，分别提取1分钟内的GPS定位数据中5个滤波项，对每个滤波项分别作平滑滤波处理。
本发明的优点在于：
1、提高了单位时间内的GPS定位数据的精度和可靠性，可以满足不同场合多通道多频率的需求。
2、一次平滑滤波可以减小一般随机干扰滤波项对整个滤波结果的影响，提高GPS定位数据的平滑度。
3、二次移动平均滤波对一次平滑滤波的结果具有修匀或平滑的作用，有效消除随机波动，同时也能实时反映滤波的结果，提高GPS定位数据的精度和准确性。
4、分频输出满足了不同场合多通道多频率的GPS定位数据需求，方便使用。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种GNSS定位数据的滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、进行一次平滑滤波处理，具体步骤如下：
步骤S1a、输入GPS定位数据；
步骤S1b、校验GPS定位数据是否合法，若合法进行步骤S1c，若不合法继续进行步骤S1a；
步骤S1c、分别提取1分钟内的GPS定位数据中5个滤波项，根据数据采集次数对分别提取的滤波项做平滑处理；
步骤S1d、在步骤S3中的采集次数+1，并提取数据时间戳；
步骤S1e、判断滤波时间是否满足预设时间，若满足，输出一次平滑滤波结果，若不满足，继续进行步骤S1a；
步骤S2、二次移动平均滤波处理，具体包括如下步骤：
步骤S2a、判断一次滤波结果是否正常，若正常，将一次滤波结果加入二次移动平均队列，若不正常，继续进行所述步骤S1；
步骤S2b、判断二次移动平均队列是否已满，若是计算滤波结果，若否，继续进行所述步骤S1；
步骤S2c、清除单位采样历元内第一个入队列的一次滤波结果；
步骤S2d、输出二次移动平均滤波结果；
步骤S3、针对二次移动平均滤波处理后输出的结果提取时间戳后，进行分频输出判断是否符合滤波结果是否平滑，若是进行分频输出结果，若否继续进行步骤S2。
2.如权利要求1所述的GNSS定位数据的滤波方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述5个滤波项为GPS定位数据中的纬度值、经度值、水平精度因子、天线高度、大地水准面差距值。
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